一种多层多脚架结构及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种多层多脚架结构，其包括至少两个在不同高程分层布置的由多个联系杆围成多边形并于多边形顶点处设有圆筒型钢脚筒的多脚框、将各层多脚框连接成整体的斜撑杆，所述钢脚筒穿设有二次加设的基桩，钢脚筒与基桩间预留环形缝便于灌砂浆形成连接节点，各层多脚框形状相同，各层多脚框上对应的钢脚筒等大小且同轴并断开布置。多层多脚架架体与基桩分别制作分体安装便于调节，可使基桩施工避免水下送桩及夹桩，每层多脚框与基桩串联式固接以提高结构整体刚度和稳定性，适应不同水深及土层的区域；适应直桩和斜桩，经济性好，可兼作打桩定位导向装置，还特别适合基桩嵌岩施工。本发明专利技术还公开了一种高效快速简易的多层多脚架结构施工方法。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种多层多脚架结构，其包括至少两个在不同高程分层布置的由多个联系杆围成多边形并于多边形顶点处设有圆筒型钢脚筒的多脚框、将各层多脚框连接成整体的斜撑杆，所述钢脚筒穿设有二次加设的基桩，钢脚筒与基桩间预留环形缝便于灌砂浆形成连接节点，各层多脚框形状相同，各层多脚框上对应的钢脚筒等大小且同轴并断开布置。多层多脚架架体与基桩分别制作分体安装便于调节，可使基桩施工避免水下送桩及夹桩，每层多脚框与基桩串联式固接以提高结构整体刚度和稳定性，适应不同水深及土层的区域；适应直桩和斜桩，经济性好，可兼作打桩定位导向装置，还特别适合基桩嵌岩施工。本专利技术还公开了一种高效快速简易的多层多脚架结构施工方法。【专利说明】
本专利技术涉及海上建筑工程，尤其涉及。
技术介绍
在海洋工程基础的结构类型中，导管架、桩基承台、单桩、单层多脚架结构均是最 常用的基础结构形式。 导管架一般为钢桁架结构，一般为下端大上端小的锥形台架，刚度大、稳定性好、 用材较节约，但导管架结构杆件连接较为复杂，制作相对麻烦，加工费用高。导管架以桩顶 位于水面以下的桩基为支承与固定结构，沉桩施工需水下送桩，施工难度较大，对设备要求 高；若需作嵌岩桩施工时，需要另外打桩并搭设工作平台用于嵌岩桩施工，从而增加较多的 工期与费用。另外，若采用先沉桩后安装导管架的施工工艺，则面临导管架对位困难。还有， 若需要水下截桩、导管架垂直度调整时，这些施工工序全部要在水下完成，则会增加更多工 期与费用。 桩基承台结构由桩基与砼墩台构成，受力较为明确，结构的整体性较好。但承台下 桩基自由长度较长，基础刚度取决于桩基的数量、倾斜率和桩身刚度，所以一般桩数较多。 同时由于实体的承台所受到的波浪浮托力和波浪力很大，对桩基础的抗水平力和抗拔能力 提出了更高要求。在水上浇筑钢筋混凝土承台需要大型钢模板、水上搅拌船等设备，受工况 影响大，工时长、费用高。若基础桩基抗拔力不满足要求，则需嵌岩施工，其嵌岩施工难度较 大，施工周期长，工程费用相当高昂。 单桩结构形式最为简单，施工速度快，水上工作量小，但为满足强度要求桩身选择 较粗大，从而需要承受较大的水平波浪力作用。单桩基础结构的悬臂长度长，基础刚度相对 偏小，自由段位移相对较大，不适合用于深水地区。单桩结构断面大、壁厚大，自重大，钢材 用量大，大直径钢管桩对起吊、打桩设备要求较高，施工费用较高。单桩结构目前并不适合 在需要桩基嵌岩施工的地区，因为大直径嵌岩桩施工难度大，且施工机械很少，施工费用奇 商。 单层多脚架结构为基桩与多脚框组成的钢杆件结构，基桩数相对较少，工厂化程 度较高，水上施工工作量也较少，施工速度较快。但结构受力传递相对复杂，桩基础自由长 度大，不适合水深大的区域。钢结构杆件连接处应力集中系数较大，对应的抗疲劳特性较 差，同时多脚架结构对于节点处理的施工要求较高，调平难度大，施工难度及精度要求很 高。在持力层覆盖厚度比较小的地区不太适合使用本结构，主要是因为需要另外施打辅助 桩及搭设施工平台进行嵌岩桩施工，会导致工期长、费用高。 根据目前导管架、髙桩承台、单桩、单层多脚架结构等浅海基础结构形式的类型及 特点，各种基础各有各自的优势，也存在以下不足之处，概括如下： 1、导管架的主要优点：工厂化程度高、受波浪力小、结构整体性好、适应不同水深区域、 节省材料、工期短；其主要缺点：水下对位困难、垂直度调整困难，水下灌浆连接要求高，不 太适应需要桩基嵌岩的地质情况。 2、高桩承台的主要优点：施工设备可选择性大、结构整体性较好、同类结构经验较 多；其主要缺点：工厂化程度低、桩数多、受波浪力大、钢筋混凝土承台施工难、水上施工工 序多、工期长，不太适应需要桩基嵌岩的地质情况。 3、单桩基础的主要优点：工厂化程度高、海上工序少、海上施工快、工期短；其主 要缺点：不适应水深较深的海区、受波浪力较大、使用期变形较大、材料用量大、需大型起重 及打桩设备，不适用需要桩基嵌岩的地质情况。 4、单层多脚架的主要优点：工厂化程度高、海上工序相对较少；其主要缺点：打桩 精度要求高，安装困难、调平难度大，不太适应需要桩基嵌岩的地质情况。
技术实现思路
针对现有技术不足，本专利技术要解决的技术问题是提供一种结构稳定、施工便利的 多层多脚架结构。同时，本专利技术还提供一种高效快捷简易的多层多脚架结构的施工方法。 为了克服现有技术不足，本专利技术采用的技术方案是：一种多层多脚架结构，其包括 至少两个在不同高程分层布置的由多个联系杆围成多边形并于多边形顶点处各设有至少 一个圆筒型钢脚筒的水平设置的多脚框、将各层多脚框连接成整体的斜撑杆，所述钢脚筒 穿设有二次加设的基桩，钢脚筒与基桩间预留环形缝便于灌砂浆形成串联式连接节点，各 层多脚框形状相同，各层多脚框上位置对应的钢脚筒等大小且同轴并断开布置。 作为本专利技术多层多脚架结构的技术方案的一种改进，所述各层多脚框为至少三边 的多边形框形结构。 作为本专利技术多层多脚架结构的技术方案的一种改进，各层多脚框大小相等，各层 多脚框上对应位置的钢脚筒沿坚向坚直布置。 作为本专利技术多层多脚架结构的技术方案的一种改进，各层多脚框大小从上往下依 次按比例增大，各层多脚框上对应位置的钢脚筒沿坚向倾斜布置。 作为本专利技术多层多脚架结构的技术方案的一种改进，各层多脚框上对应位置的钢 脚筒沿坚向坚直与倾斜混合布置。 作为本专利技术多层多脚架结构的技术方案的一种改进，最顶层的多脚框中央位置设 有作为上部设备基础连接段的钢柱，所述最顶层的多脚框与钢柱通过水平连杆或/和斜连 杆连成整体。 为了实施上述多层多脚架结构，本专利技术提供了一种多层多脚架结构的施工方法， 其包括如下步骤： a、 制作上述的多层多脚架结构，在工厂加工制作包括多个分层布置的多脚框、斜撑杆、 钢柱、水平连杆、斜连杆的多脚架架体，并加工配合安装的基桩； b、 对海床泥面进行整平，将多脚架架体沉放至海床泥面并采取措施预防下沉，使多层 多脚架架体顶层到达预设位置； c、 基桩沉桩施工，吊起基桩使其下端自上而下顺序插入各层多脚框的钢脚筒，以钢脚 筒为定位和导向装置，使基桩不断穿越同轴的各层钢脚筒并伸入海床到达预定深度； d、 以基桩为支点对多脚架架体进行微调，使其水平及垂直度达到使用要求，然后在基 桩与各层多脚框的钢脚筒之间的环形缝灌砂浆进行串联式固结连接。 作为本专利技术一种多层多脚架结构的施工方法的技术方案的一种改进，利用二次加 设的基桩串联连接各层多脚框使之成为稳定的整体框架结构，然后利用顶层多脚框作为嵌 岩施工平台，对基桩进行海上嵌岩施工。 本专利技术的有益效果是：多层多脚架架体与基桩分开加工然后灌浆连接，后加装的 基桩成为非常重要的二次加设的连接构件与受力构件，使得首次拼接的多层多脚架架体较 轻并且易于运输及安装，而后来又能使多层多脚框连为更坚固的一个整体，从而提升多层 多脚架结构的整体刚度和稳定性，使其成为受波浪力小、施工方便快捷的海上基础结构。先 施工沉放多层多脚架架体再插入基桩便于二次加设的基桩定位与导向，并可利用基桩为支 点实现多脚架架体的精确调平。 该多层多脚架结构可通过设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多层多脚架结构，其特征在于：包括至少两个在不同高程分层布置的由多个联系杆围成多边形并于多边形顶点处各设有至少一个圆筒型钢脚筒的水平的多脚框、将各层多脚框连接成整体的斜撑杆，所述钢脚筒穿设有二次加设的基桩，钢脚筒与基桩间预留环形缝便于灌砂浆形成串联式连接节点，各层多脚框形状相同，各层多脚框上位置对应的钢脚筒等大小且同轴并断开布置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：熊翱，温文峰，
申请(专利权)人：熊翱，
类型：发明
国别省市：广东;44